JohdantoTasapainovalodetektori(Optoelektroninen tasapainoilmaisin)
Tasapainotettu fotodetektori voidaan jakaa optisen kytkentämenetelmän mukaan kuituoptiseen kytkentätyyppiin ja spatiaaliseen optiseen kytkentätyyppiin. Sisäisesti se koostuu kahdesta erittäin hyvin sovitetusta fotodiodista, vähäkohinaisesta ja suuren kaistanleveyden transimpedanssivahvistinpiiristä ja erittäin vähäkohinaisesta tehomoduulista. Sillä on korkea yhteisen tilan hylkäyssuhde, erittäin alhainen kohina ja suuri kaistanleveys, ja sitä käytetään laajalti koherentin optisen viestinnän alalla. Siitä on tullut viime vuosina tutkimuskeskus yrityksille ja yliopistoille eri maissa.
Tasapainotetun fotodetektorin toimintaperiaate (Optoelektroninen tasapainoilmaisin)
Balance-fotodetektori käyttää kahta käänteisesijännitettyä fotodiodia valon vastaanottoyksikkönä. Kun valosignaali vastaanotetaan, kahden fotodiodin tuottama valovirta vähennetään ja kytketään transimpedanssivahvistimeen, joka muuntaa virtasignaalin jännitesignaaliksi lähtöä varten. Itseään pelkistävän rakenteen käyttö voi tehokkaasti vaimentaa paikallisoskillaattorin valo- ja pimeävirran aiheuttamaa yhteismuotoista signaalia, lisätä differentiaalimuotoista signaalia ja jossain määrin parantaa heikkojen valosignaalien havaitsemiskykyä.
Edut: Korkea yhteisen tilan hylkäyssuhde, korkea herkkyys ja suuri tunnistuskaistanleveys mahdollistavat erilaisten sovellusten käytön.
Haitat: Alhainen kyllästetty optinen teho, sopii vain heikon valon havaitsemiseen, integrointia on parannettava.
KUVA: Tasapainotunnistimen toimintaperiaatekaavio
Balance-fotodetektorin suorituskykyparametrit (optoelektroninenTasapainoilmaisin)
1. Reagoivuus
Reaktiokyky viittaa fotodiodin tehokkuuteen valosignaalien muuntamisessa fotovirraksi eli valovirran ja valotehon suhteeksi. Valitsemalla fotodiodin, jolla on suurempi herkkyys, voidaan tehokkaasti parantaa Balance-fotodetektorin herkkyyttä.
Reaktiokyky viittaa fotodiodin tehokkuuteen valosignaalien muuntamisessa fotovirraksi eli valovirran ja valotehon suhteeksi. Valitsemalla fotodiodin, jolla on suurempi herkkyys, voidaan tehokkaasti parantaa Balance-fotodetektorin herkkyyttä.
2. Kaistanleveys
Kaistanleveys edustaa signaalitaajuutta, jolla tasapainotetun fotodetektorin lähtösignaalin amplitudi heikkenee -3 dB, ja se liittyy fotodiodin loiskapasitanssiin, transimpedanssin kokoon ja operaatiovahvistimen vahvistuskaistanleveyden tuloon.
3. Yhteisen tilan hylkäyssuhde
Yhteismuotoisen signaalin vaimennussuhdetta käytetään mittaamaan tasapainotettujen ilmaisimien yhteismuotoisten signaalien vaimennuksen astetta, ja kaupalliset tuotteet vaativat yleensä vähintään 25 dB:n yhteismuotoisen vaimennuksen.
4.NEP
Kohinaekvivalenttiteho: Signaali-kohinasuhteen 1 edellyttämä tulosignaalin teho. Tämä on tärkeä parametri järjestelmän kohinaominaisuuksien mittaamisessa. Tasapainotetun ilmaisinkohinan pääkomponentit ovat optinen sirontakohina ja sähköinen kohina.
Tasapainovalodetektorin (optoelektronisen tasapainodetektorin) käyttö
Viime vuosina Balance-valodetektoria on käytetty laajalti esimerkiksi lasertuulitutkassa, laservärähtelyn mittauksessa, kuituoptisessa tunnistuksessa, heikon valon koherentissa havaitsemisessa, spektrimittauksessa, kaasun havaitsemisessa jne. Tasapainotettujen ilmaisimien suurta nopeutta, suurta kaistanleveyttä, pientä kohinaa, korkeaa yhteisen tilan hylkäyssuhdetta ja korkeaa herkkyyttä koskeva tutkimus on tehnyt läpimurtoja ja kehittyy kohti korkeaa integrointia ja pientä virrankulutusta erilaisten sovellusskenaarioiden täyttämiseksi.
Julkaisun aika: 06.02.2025